Konstruktiv dimensjonering av betongdekker med fokus på reduksjon av klimagassutslipp

Abstract

Global oppvarming er en av de største utfordringene samfunnet vårt står overfor, og det har aldri vært viktigere å innføre tiltak som vil redusere utslippet av klimagasser. Byggenæringen, og spesielt sementindustrien, er ansvarlig for en stor andel av klimagassutslippene globalt. For å gjøre byggenæringen mer miljøvennlig er det viktig å fokusere på tiltak som vil redusere utslippet av CO2, som er en av klimagassene som bidrar mest til global oppvarming.

Dekker er et av de viktigste bæreelementene i en konstruksjon og utgjør en stor andel av det totale betongvolumet. Dimensjonering av dekker med fokus på redusert sementbruk vil dermed ha stort potensial for å redusere klimagassutslippet til en betongkonstruksjon. I denne oppgaven er det derfor valgt å undersøke i hvilken grad konstruktive valg av dekker påvirker klimagassutslippet til en konstruksjon. Det er valgt å undersøke tre ulike slakkarmerte dekker: bjelke/plate-dekke (toveisdekke), flatdekke og BubbleDeck. En enkel konstruksjon med to ulike spennvidder og varierende dekketykkelser modelleres som utgangspunkt for problemstillingen og det er tenkt at modellbygget skal representere et kontor. Det vil utarbeides et klimaregnskap for å finne klimagassutslippene til dekkene som skal måles i CO2-ekvivalenter, basert på utslippsverdier fra Norsk Betongforening sin publikasjon nr. 37 og EPDer fra EPD Norge.

Resultatene fra klimaregnskapet viser at det er stort potensial for å redusere utslippet av CO2 ved å velge dekker med redusert betongvolum. Både flatdekke og BubbleDeck som er to typer dekker som ligger direkte på søyler, har et mye lavere klimagassutslipp enn et tradisjonelt bjelke/plate-dekke. BubbleDeck skiller seg spesielt ut ved at det har omtrent en tredjedel mindre betongvolum enn et tilsvarende flatdekke på grunn av plastboblene som erstatter den delen av betongen som ikke har en strukturell funksjon. Grunnet den lave egenvekten til dekket, vil BubbleDeck også ha den fordelen at andre konstruksjonselementer kan dimensjoneres mindre, som vil være positivt for hele konstruksjonens klimaregnskap. Felles for både flatdekke og BubbleDeck er at små spennvidder og mindre dekketykkelser gir et lavere utslipp framfor lengre spenn og tykkere dekker. Videre viser resultatene at det kan være en ytterligere miljøgevinst ved å benytte seg av lavkarbonbetong og velge riktig fasthetsklasse.

Resultatene fra masteroppgaven viser at det er stort potensial for å redusere klimagassutslippet til betongkonstruksjoner ved å fokusere på å dimensjonere dekker som krever mindre betong i prosjekteringsfasen. Spennvidde, dekketykkelse, betongtype og fasthetsklasse vil være viktige faktorer som vil kunne ha en påvirkning på klimagassutslippet.

Global warming is one of the biggest challenges facing our society, and it has never been more important to introduce measures to reduce greenhouse gas emissions. The construction industry, and especially the cement industry, is responsible for a large proportion of global greenhouse gas emissions. To make the construction industry more environmentally friendly, it is important to focus on measures that will reduce the emission of CO2, which is one of the greenhouse gases that contributes the most to global warming.

Slabs are one of the most important load-bearing elements in construction, making up a large proportion of the total concrete volume. Dimensioning slabs with a focus on reduced cement use will thus have great potential for reducing the greenhouse gas emissions of a concrete structure. In this thesis, it has therefore been chosen to examine the extent to which constructive choices of concrete slabs affect the greenhouse gas emissions of a construction. It has been chosen to study three different slabs: conventional slab, flat slab, and BubbleDeck. A simple construction with two different spans and varying slab thicknesses is modeled as a starting point for the problem and it is intended that the model building should represent an office. Calculations will be carried out to find the greenhouse gas emissions of the slabs to be measured in CO2 equivalents, based on emission values from the Norwegian Concrete Association's publication no. 37 and EPDs from EPD Norway.

The greenhouse gas calculations results show great potential for reducing the emission of CO2 by choosing slabs with a reduced concrete volume. Both flat slab and BubbleDeck, which are two types of slabs that lie directly on columns, have much lower greenhouse gas emissions than a conventional slab. BubbleDeck stands out in that it has about a third less concrete volume than a similar flat slab, due to the plastic bubbles that replace the part of the concrete that does not have a structural function. Due to the low specific weight of the slab, BubbleDeck will also have the advantage that other construction elements can be dimensioned smaller, which will be positive for the entire construction climate accounting. Both flat slabs and BubbleDeck have in common that small spans and smaller slab thicknesses result in lower emissions than longer spans and thicker slabs. Furthermore, the results show that there can be a further environmental benefit by using low-carbon concrete and choosing the right strength class.

The results from the master's thesis show that there is great potential to reduce the greenhouse gas emissions of concrete structures by focusing on dimensioning slabs that require less concrete in the design phase. Span width, cover thickness, concrete type, and strength class will be important factors that could have an impact on greenhouse gas emissions.